JP2012248555A - Workpiece division method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームを照射して被加工物の内部に改質層を形成した後、被加工物に外力を付与して被加工物を個々のチップに分割する被加工物の分割方法に関する。 In the present invention, a laser beam having a wavelength that is transparent to a workpiece is irradiated to form a modified layer inside the workpiece, and then an external force is applied to the workpiece to individually process the workpiece. The present invention relates to a method for dividing a workpiece to be divided into chips.
IC、LSI等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたシリコンウエーハ等のウエーハは、加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。 A wafer such as a silicon wafer formed on the surface by dividing a plurality of devices such as IC and LSI by a division line is divided into individual devices by a processing apparatus, and the divided devices are various types such as mobile phones and personal computers. Widely used in electrical equipment.
ウエーハの分割には、ダイサーと呼ばれる切削装置を用いたダイシング方法が広く採用されている。ダイシング方法では、ダイアモンド等の超砥粒を金属や樹脂で固めて厚さ30μm程度とした切削ブレードを、30000rpm程度の高速で回転させつつウエーハへと切り込ませることでウエーハを切削し、個々のデバイスへと分割する。 A dicing method using a cutting device called a dicer is widely used for dividing the wafer. In the dicing method, a cutting blade having a thickness of about 30 μm made by hardening diamond or other superabrasive grains with metal or resin is cut into the wafer while rotating at a high speed of about 30000 rpm, and the wafer is cut. Divide into devices.
一方、近年では、ウエーハに対して透過性を有する波長(例えば1064nm)のレーザビームの集光点を分割予定ラインに対応するウエーハの内部に位置付けて、レーザビームを分割予定ラインに沿って照射してウエーハ内部に改質層を形成し、その後エキスパンド装置によってウエーハに外力を付与してウエーハを割断し、個々のデバイスへと分割する方法も提案されている(例えば、特開2005−129607号公報参照)。 On the other hand, in recent years, a condensing point of a laser beam having a wavelength (for example, 1064 nm) having transparency to the wafer is positioned inside the wafer corresponding to the division line, and the laser beam is irradiated along the division line. There has also been proposed a method in which a modified layer is formed inside a wafer, and thereafter an external force is applied to the wafer by an expanding device to cleave the wafer and divide it into individual devices (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-129607). reference).
レーザ加工装置による改質層の形成は、ダイサーによるダイシング方法に比べて加工速度を早くすることができるとともに、サファイアやSiC等の硬度の高い素材からなるウエーハであっても比較的容易に加工することができる。また、改質層を例えば10μm以下等の狭い幅とすることができるので、ダイシング方法で加工する場合に対してウエーハ1枚当たりのデバイス取り量を増やすことが出来る。 The formation of the modified layer by the laser processing apparatus can increase the processing speed as compared with the dicing method by the dicer, and relatively easily process even a wafer made of a material having high hardness such as sapphire or SiC. be able to. In addition, since the modified layer can have a narrow width of, for example, 10 μm or less, the amount of devices taken per wafer can be increased as compared with the case of processing by the dicing method.
ところが、レーザビームを照射してウエーハ内部に改質層を形成した後、エキスパンド装置によりウエーハに外力を付与してウエーハを個々のデバイスチップに分割すると、分割されたデバイスチップの側面には分割屑が発生する。 However, after forming a modified layer inside the wafer by irradiating the laser beam, an external force is applied to the wafer by an expanding device and the wafer is divided into individual device chips. Will occur.
分割屑がデバイスの表面に付着するとデバイス品質を低下させる上、後工程のボンディングやパッケージングに支承をきたすという問題がある。特にウエーハをデバイスチップに分割後、洗浄できないMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイス等では、分割屑の付着は大きな問題となる。 When the divided waste adheres to the surface of the device, the quality of the device is deteriorated, and there is a problem in that the bonding and packaging in the subsequent process are supported. Particularly in a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) device that cannot be cleaned after dividing the wafer into device chips, the adhesion of the divided waste becomes a big problem.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被加工物の分割によって生ずる分割屑の付着によるデバイスの品質低下を低減し、後工程に支障をきたす恐れを抑制可能な被加工物の分割方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to reduce deterioration in the quality of the device due to adhesion of divided scrap caused by the division of the work piece and to hinder the subsequent process. It is providing the division | segmentation method of the to-be-processed object which can suppress.
本発明によると、被加工物の分割方法であって、被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームを被加工物に照射して、被加工物の内部に改質層を形成するレーザビーム照射ステップと、該レーザビーム照射ステップを実施する前又は後に、被加工物にエキスパンドテープを貼着するテープ貼着ステップと、該レーザビーム照射ステップ及び該テープ貼着ステップを実施後、該エキスパンドテープを拡張することにより被加工物に外力を付与し、被加工物を該改質層に沿って分割する分割ステップとを具備し、該分割ステップは、絶対湿度9.5g/m3以上の雰囲気中で実施されることを特徴とする被加工物の分割方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a method for dividing a workpiece, wherein the workpiece is irradiated with a laser beam having a wavelength that is transmissive to the workpiece, and a modified layer is formed inside the workpiece. A laser beam irradiation step, a tape adhering step for adhering an expanded tape to a workpiece before or after performing the laser beam irradiation step, and after performing the laser beam irradiation step and the tape adhering step, A dividing step of applying an external force to the workpiece by expanding the expanded tape and dividing the workpiece along the modified layer, the dividing step including an absolute humidity of 9.5 g / m 3 or more A method for dividing a workpiece is provided, which is performed in the atmosphere described above.
本発明の分割方法によると、被加工物分割時の雰囲気中には十分な水分が存在する。従って、エキスパンドテープや被加工物表面の吸着水分量が増え、電気導電性が向上するため帯電が防止される。その結果、デバイスの表面に付着する分割屑を低減することができ、分割屑の付着によるデバイス品質の低下や後工程で支障をきたす恐れを低減できる。 According to the dividing method of the present invention, there is sufficient moisture in the atmosphere when the workpiece is divided. Accordingly, the amount of adsorbed moisture on the expand tape and the workpiece surface is increased, and the electrical conductivity is improved, so that charging is prevented. As a result, it is possible to reduce the divided waste adhering to the surface of the device, and it is possible to reduce the risk of device quality deterioration due to the attachment of the divided waste and the trouble in the subsequent process.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1を参照すると、本発明の被加工物の分割方法において改質層を形成するのに適したレーザ加工装置2の概略構成図が示されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, there is shown a schematic configuration diagram of a
レーザ加工装置2は、静止基台4上にX軸方向に移動可能に搭載された第1スライドブロック6を含んでいる。第1スライドブロック6は、ボールねじ8及びパルスモータ10から構成される加工送り手段12により一対のガイドレール14に沿って加工送り方向、すなわちX軸方向に移動される。
The
第1スライドブロック6上には第2スライドブロック16がY軸方向に移動可能に搭載されている。すなわち、第2スライドブロック16はボールねじ18及びパルスモータ20から構成される割り出し送り手段22により一対のガイドレール24に沿って割り出し方向、すなわちY軸方向に移動される。
A
第2スライドブロック16上には円筒支持部材26を介してチャックテーブル28が搭載されており、チャックテーブル28は加工送り手段12及び割り出し送り手段22によりX軸方向及びY軸方向に移動可能である。チャックテーブル28には、チャックテーブル28に吸引保持されたウエーハを支持する環状フレームをクランプするクランプ30が設けられている。
A chuck table 28 is mounted on the
静止基台4にはコラム32が立設されており、このコラム32にはレーザビーム照射ユニット34を収容するケーシング35が取り付けられている。レーザビーム照射ユニット34は、図2に示すように、YAGレーザ又はYVO4レーザを発振するレーザ発振器62と、繰り返し周波数設定手段64と、パルス幅調整手段66と、パワー調整手段68とを含んでいる。
A
レーザビーム照射ユニット34のパワー調整手段68により所定パワーに調整されたパルスレーザビームは、ケーシング35の先端に取り付けられた集光器36のミラー70で反射され、更に集光用対物レンズ72によって集光されてチャックテーブル28に保持されている光デバイスウエーハ11に照射される。
The pulse laser beam adjusted to a predetermined power by the power adjusting means 68 of the laser
ケーシング35の先端部には、集光器36とX軸方向に整列してレーザ加工すべき加工領域を検出する撮像手段38が配設されている。撮像手段38は、可視光によって光デバイスウエーハ11の加工領域を撮像する通常のCCD等の撮像素子を含んでいる。
At the tip of the
撮像手段38は更に、光デバイスウエーハ11に赤外線を照射する赤外線照射手段と、赤外線照射手段によって照射された赤外線を捕らえる光学系と、この光学系によって捕らえられた赤外線に対応した電気信号を出力する赤外線CCD等の赤外線撮像素子から構成される赤外線撮像手段を含んでおり、撮像した画像信号はコントローラ(制御手段)40に送信される。 The imaging means 38 further outputs an infrared irradiation means for irradiating the optical device wafer 11 with infrared rays, an optical system for capturing the infrared rays irradiated by the infrared irradiation means, and an electrical signal corresponding to the infrared rays captured by the optical system. Infrared imaging means including an infrared imaging device such as an infrared CCD is included, and the captured image signal is transmitted to a controller (control means) 40.
コントローラ40はコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)42と、制御プログラム等を格納するリードオンリーメモリ(ROM)44と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)46と、カウンタ48と、入力インターフェイス50と、出力インターフェイス52とを備えている。
The
56は案内レール14に沿って配設されたリニアスケール54と、第1スライドブロック6に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される加工送り量検出手段であり、加工送り量検出手段56の検出信号はコントローラ40の入力エンターフェイス50に入力される。
60はガイドレール24に沿って配設されたリニアスケール58と第2スライドブロック16に配設された図示しない読み取りヘッドとから構成される割り出し送り量検出手段であり、割り出し送り量検出手段60の検出信号はコントローラ40の入力インターフェイス50に入力される。
撮像手段38で撮像した画像信号もコントローラ40の入力インターフェイス50に入力される。一方、コントローラ40の出力インターフェイス52からはパルスモータ10、パルスモータ20、レーザビーム照射ユニット34等に制御信号が出力される。
An image signal picked up by the image pickup means 38 is also input to the
図3を参照すると、本発明の分割方法の加工対象となる半導体ウエーハ11をエキスパンドテープTに貼着する様子を示す斜視図が示されている。図3に示す半導体ウエーハ11は、裏面11bが研削されて厚さが50μmのシリコンウエーハからなっており、表面11aに複数の分割予定ライン(ストリート)13が格子状に形成されているとともに、該複数の分割予定ライン13によって区画された各領域にMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)デバイス15が形成されている。
Referring to FIG. 3, there is shown a perspective view showing a state in which the semiconductor wafer 11 to be processed by the dividing method of the present invention is attached to the expanded tape T. The
MEMSデバイス15は、シリコン基板上に数μm厚の誘電体膜によりキャビティ構造やカンチレバー構造、櫛歯構造などの微細な構造物を形成して、圧力センサ、加速度センサ、ジャイロスコープ等のデバイスを形成したものであり、マイクロマシンデバイスともよばれる。半導体ウエーハ11の外周にはシリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ17が形成されている。
The
本発明の分割方法を実施するのにあたり、半導体ウエーハ11は外周部が環状フレームFに貼着された粘着テープであるエキスパンドテープTにその裏面11bが貼着される。これにより、半導体ウエーハ11はエキスパンドテープTを介して環状フレームFに支持された状態となる。
In carrying out the dividing method of the present invention, the
このように半導体ウエーハ11をエキスパンドテープTを介して環状フレームFで支持した後、レーザビーム照射ステップでは、図4に示すように、半導体ウエーハ11がエキスパンドテープTを介してチャックテーブル28に吸引保持され、クランプ30により環状フレームFがクランプされて固定される。
After the
チャックテーブル28を撮像手段38の直下に移動した後、撮像手段38で半導体ウエーハ11の加工領域を撮像して、レーザビームを照射するレーザビーム照射ユニット34の集光器36と第1の方向に伸長するストリート13との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、レーザビーム照射位置のアライメントを実施する。次いで、チャックテーブル28を90度回転して、第1の方向と直交する第2の方向に伸長するストリート13と集光器28とのアライメントを実施する。
After moving the chuck table 28 directly below the image pickup means 38, the image pickup means 38 picks up an image of the processing area of the
上述したアライメントステップが終了したならば、集光器36から半導体ウエーハ11に対して透過性を有する波長のパルスレーザビームの集光点Pを半導体ウエーハ11の内部に合わせて、パルスレーザビームをストリート13に沿って照射しつつ、チャックテーブル28を図4において矢印X1で示す方向に所定の送り速度で移動して、半導体ウエーハ11の内部に改質層19を形成する。
When the alignment step described above is completed, the condensing point P of the pulsed laser beam having a wavelength that is transmissive to the
第1の方向に伸長する全てのストリート13に沿って半導体ウエーハ11の内部に改質層19を形成してから、チャックテーブル28を90度回転し、第1の方向に直交する第2の方向に伸長する全てのストリート13に沿って半導体ウエーハ11の内部に同様な改質層19を形成する。この改質層19は溶融再硬化層として形成される。
After the reformed
本実施形態におけるレーザ加工条件は例えば以下の通りである。 The laser processing conditions in this embodiment are as follows, for example.
光源 :YAGパルスレーザ
波長 :1064nm
平均出力 :1.0W
集光スポット径 :1μm
繰り返し周波数 :100kHz
加工送り速度 :50mm/s
Light source: YAG pulse laser Wavelength: 1064 nm
Average output: 1.0W
Condensing spot diameter: 1 μm
Repetition frequency: 100 kHz
Processing feed rate: 50 mm / s
半導体ウエーハ11に分割の起点となる改質層19を形成後、図5に示すエキスパンド装置(分割装置)80を用いて半導体ウエーハ11を改質層19に沿って個々のチップに分割する分割ステップを実施する。
A dividing step of dividing the
図5に示すエキスパンド装置80は、環状フレームFを保持するフレーム保持手段82と、フレーム保持手段82に保持された環状フレームFに装着されたダイシングテープTを拡張するテープ拡張手段84を具備している。
The expanding
フレーム保持手段82は、環状のフレーム保持部材86と、フレーム保持部材86の外周に配設された固定手段としての複数のクランプ88から構成される。フレーム保持部材86の上面は環状フレームFを載置する載置面86aを形成しており、この載置面86a上に環状フレームFが載置される。
The frame holding means 82 includes an annular
そして、載置面86a上に載置された環状フレームFは、クランプ88によってフレーム保持手段86に固定される。このように構成されたフレーム保持手段82はテープ拡張手段84によって上下方向に移動可能に支持されている。
The annular frame F placed on the
テープ拡張手段84は、環状のフレーム保持部材86の内側に配設された拡張ドラム90を具備している。拡張ドラム90の上端は蓋92で閉鎖されている。この拡張ドラム90は、環状フレームFの内径より小さく、環状フレームFに装着されたダイシングテープTに貼着されるウエーハ11の外径より大きい内径を有している。
The tape expansion means 84 includes an
拡張ドラム90はその下端に一体的に形成された支持フランジ94を有している。テープ拡張手段84は更に、環状のフレーム保持部材86を上下方向に移動する駆動手段96を具備している。この駆動手段96は支持フランジ94上に配設された複数のエアシリンダ98から構成されており、そのピストンロッド100はフレーム保持部材86の下面に連結されている。
The
複数のエアシリンダ98から構成される駆動手段96は、環状のフレーム保持部材86を、その載置面86aが拡張ドラム90の上端である蓋92の表面と略同一高さとなる基準位置と、拡張ドラム90の上端より所定量下方の拡張位置との間で上下方向に移動する。
The driving means 96 composed of a plurality of
以上のように構成されたエキスパンド装置80を用いて実施する半導体ウエーハ11の分割ステップについて図6を参照して説明する。本実施形態の分割ステップでは、エキスパンド装置80は、気密空間74内に設置される。気密空間74内には、加湿ユニット76が配設されている。加湿ユニット76は、加湿器及び湿度計を具備しており、湿度計で計測した湿度に基づいて加湿器を制御する。
A division step of the
エキスパンド装置80が設置される気密空間74内は加湿ユニット76により加湿され、その湿度が所定値以上に保たれる。好ましくは、所定値以上の湿度は絶対湿度9.5g/m3以上である。
The
本実施形態では、気密空間74内にエキスパンド装置80を設置して、気密空間74内の湿度を管理しているが、エキスパンド装置80を設置する部屋の雰囲気を絶対湿度9.5g/m3以上になるように管理してもよい。
In the present embodiment, the
図6(A)に示すように、半導体ウエーハ11をエキスパンドテープTを介して支持した環状フレームFを、フレーム保持部材86の載置面86a上に載置し、クランプ88によってフレーム保持部材86を固定する。この時、フレーム保持部材86はその載置面86aが拡張ドラム90の上端と略同一高さとなる基準位置に位置付けられる。
As shown in FIG. 6A, the annular frame F that supports the
次いで、エアシリンダ98を駆動してフレーム保持部材86を図6(B)に示す拡張位置に下降する。これにより、フレーム保持部材86の載置面86a上に固定されている環状フレームFも下降するため、環状フレームFに装着されたエキスパンドテープTは拡張ドラム90の上端縁に当接して主に半径方向に拡張される。
Next, the
その結果、エキスパンドテープTに貼着されている半導体ウエーハ11には放射状に引張力が作用する。このように半導体ウエーハ11に放射状に引張力が作用すると、ストリート13に沿って形成された改質層19は強度が低下されているので、この改質層19が分割起点となって半導体ウエーハ11が改質層19に沿って割断され、個々の半導体チップ(デバイス)15に分割される。
As a result, a tensile force acts radially on the
エキスパンド装置80を設置する気密空間74内の温度を20℃に保って相対湿度を36%〜70%の範囲で変化させ、チップ15に分割されたウエーハ11の表面11aを顕微鏡で観察し、100個のチップ15上に付着した1μm以上のシリコン屑の数をカウントしたところ図7のグラフに示すような結果が得られた。
The temperature in the
図7から明らかなように、20℃相対湿度55%RH以上でシリコン屑の付着数は減少しているのが観察される。よって、相対湿度55%RH以上で分割ステップを実施するのが好ましいと結論付けられる。20℃における飽和水蒸気密度は17.3g/m3であるので、20℃相対湿度55%RH以上とは絶対湿度で9.5g/m3以上であると算出される。 As is apparent from FIG. 7, it is observed that the number of silicon scraps deposited is reduced at 20 ° C. and a relative humidity of 55% RH or more. Therefore, it can be concluded that it is preferable to perform the dividing step at a relative humidity of 55% RH or more. Since the saturated water vapor density at 20 ° C. is 17.3 g / m 3 , 20 ° C. relative humidity of 55% RH or more is calculated to be 9.5 g / m 3 or more in absolute humidity.
上述した実施形態では、被加工物としてMEMSデバイスが形成されたシリコンウエーハ11を採用した例について説明したが、本発明の分割方法が適用される被加工物はこれに限定されるものではなく、シリコンから形成された一般的な半導体ウエーハ、化合物半導体ウエーハ、結晶成長用基板としてサファイアやSiCを採用した光デバイスウエーハ、デバイスが形成されていない各種のウエーハ及び基板にも本発明な分割方法は同様に適用可能である。
In the above-described embodiment, the example in which the
また、上述した実施形態では、図3に示すテープ貼着ステップを実施してからレーザビーム照射ステップを実施しているが、半導体ウエーハ11を直接チャックテーブル28で吸引保持し、レーザビーム照射ステップを実施してから図3に示すテープ貼着ステップを実施するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the laser beam irradiation step is performed after the tape attaching step shown in FIG. 3 is performed. However, the
11 半導体ウエーハ
13 分割予定ライン(ストリート)
15 デバイス
T エキスパンドテープ
F 環状フレーム
19 改質層
28 チャックテーブル
36 集光器
74 気密空間
76 加湿ユニット
80 エキスパンド装置(分割装置)
15 Device T Expanding tape
Claims (1)
被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームを被加工物に照射して、被加工物の内部に改質層を形成するレーザビーム照射ステップと、
該レーザビーム照射ステップを実施する前又は後に、被加工物にエキスパンドテープを貼着するテープ貼着ステップと、
該レーザビーム照射ステップ及び該テープ貼着ステップを実施後、該エキスパンドテープを拡張することにより被加工物に外力を付与し、被加工物を該改質層に沿って分割する分割ステップと、を具備し、
該分割ステップは、絶対湿度9.5g/m3以上の雰囲気中で実施されることを特徴とする被加工物の分割方法。 A method of dividing a workpiece,
A laser beam irradiation step of irradiating the workpiece with a laser beam having a wavelength that is transparent to the workpiece and forming a modified layer inside the workpiece;
Before or after performing the laser beam irradiation step, a tape adhering step for adhering an expanded tape to a workpiece;
After performing the laser beam irradiation step and the tape adhering step, a dividing step of applying an external force to the workpiece by expanding the expanded tape and dividing the workpiece along the modified layer, and Equipped,
The dividing step is performed in an atmosphere having an absolute humidity of 9.5 g / m 3 or more.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH11199840A (en) * | 1998-01-16 | 1999-07-27 | Kureha Chem Ind Co Ltd | Substrate for tacky adhesive tape, tacky adhesive tape and tacky adhesive tape provided with releasing tape |
JP2005068420A (en) * | 2003-08-07 | 2005-03-17 | Mitsui Chemicals Inc | Pressure-sensitive adhesive sheet |
JP2011003757A (en) * | 2009-06-19 | 2011-01-06 | Disco Abrasive Syst Ltd | Method of dividing wafer |
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- 2011-05-25 JP JP2011116470A patent/JP5885400B2/en active Active
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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